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[摘 要]门式刚架轻型钢结构是单层工业厂房中一种常见的结构型式。特别是近十多年来，随着我国经济建设的迅速发展"由于生产的需要，这类结构以其用钢量低、重量轻、造价低，适用范围广等优点而获得广泛的应用。本文主要介绍的就是轻型钢结构门式钢架厂房结构设计分析，进而提出以下内容。
[关键词]轻型钢结构；厂房设计；分析
中图分类号：TU392.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0192-01
引言
国外的轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向国内市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也纷纷转向这类结构的生产和设计。这类结构体系的最大特点就是重量轻，为此，本文对轻型钢结构门式刚架厂房结构设计进行了简要的探讨。
1.轻钢结构厂房的特点
1.1 采用轻型围护结构
轻钢结构厂房一般使用的是自重较轻的围护结构，使用的材料通常包括夹心金属板以及压型钢板，两者均使用彩色涂层。这样不但保证自身重量较轻，还能够承受很大的负载，还能起到隔热保温的作用。另外它虽然简单但是非常简洁，虽然安装很快，但是一点都不影响它的美观。基于以上优点，这种围护结构以绝对的优势取代过去的围护方式，成为当今轻型结构厂房建设的必要材料。
1.2 层高与柱网尺寸大
与居民建筑不同，轻钢结构厂房在工艺方面要求层高要比民用建筑大6-10m。另外，轻钢厂房要求内部活动空间较大，所以柱距一般为6-12m，最大的可达到18m。
1.3 施工周期短，可异地搬迁，重复使用
过去的厂房大多采用钢筋混凝土进行建设，不仅工艺复杂，并且施工困难，很难做到工程顺利完美竣工。但是在轻型钢结构厂房建设中，它的设计、生产、施工和验收等几乎接近于一体化，大大减少了施工周期，更保证工程的顺利实施，加快资金的快速流动。
2.门式钢架结构平面布置
2.1 温度区段长度
门式刚架轻型房屋的屋面和外墙采用压型钢板时，其温度区段长度（伸缩缝间距）可适当放宽。一般门式刚架轻型房屋钢结构的纵向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度不大于150m。当需要设置伸缩缝时，可在搭接凛条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩；或者设置双柱。吊车梁与柱的连接处也沿纵向采用长圆孔。
2.2 结构构件布置
在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托架梁或托架。屋面檩条的形式和布置，应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料和檩条供货规格等因素的影响；屋面压型钢板的板型、厚度与檩条间距和屋面荷载有关，应根据计算确定。山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙梁及其支撑组成的山墙墙架，或直接采用门式刚架。
2.3 支撑布置
门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构以加强结构的整体和局部稳定性及力的可靠传递。门式刚架结构应在其横梁顶面设置横向水平支撑，在刚架柱间设置柱间支撑。在每个温度区段或者分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力条件和安装条件确定，当无吊车时宜取30-45m，当有吊车时宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m。房屋高度较大时，柱间支撑要分层设置。在设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系。当门式刚架采用按受力蒙皮结构设计的压型钢板屋面、墙面时，刚架横梁不可设置纵、横向水平支撑，刚架柱可不设柱间支撑。端部支撑宜设在温度区段端部的第一个或第二个开间。当设置在第二个开间时，在第一开间的相应位置宜设置刚性系杆。刚架转折处（如柱顶和屋脊）宜设置通长的刚性系杆。
由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
刚性系杆也可由檩条兼作；但此时檩条应满足压弯构件的刚度和承载力的要求。若刚度或承载力不足，可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截面形式的杆件。门式刚架结构的支撑，宜采用张紧的十字交叉圆钢组成。圆钢与构件的夹角应在30°～60°范围内。圆钢端部都应由丝扣校正定位后将拉条张紧固定。
3.轻钢结构厂房设计
3.1 结构体系设计
结构设计首先要确定结构体系，然后通过结构布置实现结构体系。门式刚架结构是由支撑连接起来的多榀刚架体系，一般是由横向刚架、支撑系统、吊车梁系统、屋盖系统和墙架系统组成的空间体系，具体如下。
一是横向刚架。由刚架柱和刚架梁组成，是轻型门式刚架厂房的主要承重体系，承受结构的自重、吊车荷载、风、雪等荷载，并把上部结构荷载传递到基础。横向刚架可采用变截面实腹刚架，刚架梁下翼缘和刚架柱内翼缘平面外的稳定性，由与檩条或墙梁连接的隅撑来保证。二是支撑系统。门式刚架厂房沿厂房纵向须设置支撑，主要包括柱间支撑和屋盖支撑，支撑体系承担纵向水平荷载的同时又把各榀横向刚架组成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。门式刚架轻钢结构的支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当有起重量不小于5t的起重机时，柱间支撑宜采用型钢支撑。三是吊车梁系统。主要由吊车梁和制动结构组成，主要承受起重机竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。四是屋盖系统。主要由屋面板和檩条组成，承受屋盖自重、风载、雪载、灰载和屋面活载等，宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条。屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。屋面檩条的布置，应考虑天窗通风、屋脊、采光带、屋面材料等因素的影响。五是墙架系统。主要由墙面板、墙梁、抗风柱及其支撑组成，承受墙体自重和风载。墙梁宜布置在刚架柱外侧，为双向受弯构件，间距应通过计算确定，同时要考虑墙板板型、供货规格的因素。
3.2 节点设计
门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂直。端板连接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小、被连接截面承载力的一半设计。主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓，通常选用M16-M24。吊车梁与刚架连接处宜设长圆孔。檩条与刚架斜梁以及墙梁与柱的连接常采用M12普通螺栓。端板连接的螺栓应成对对称布置，在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧均应设置并使每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近。螺栓中心至翼缘板表面的距离应满足拧紧螺栓时的施工要求，不宜小于35mm。螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。门式刚架受压翼缘的螺栓不宜少于两排。当受拉翼缘两侧各设一螺栓尚不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓，其间距可取75mm，且不小于3倍孔径。与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。当端板上两对螺栓间的最大距离大于400mm时，应在端板的中部增设一对螺栓。同时受拉和受剪的螺栓，应验算螺栓在拉、剪共同作用下的强度。
4 总结
随着防火、防腐新產品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构的抗火、耐腐蚀性差的缺点，轻型门式刚架厂房的应用范围越来越广泛，目前轻型门式刚架厂房的设计已非常成熟，设计人员在此基础上应积极学习、不断创新，合理地采用新技术，进一步优化结构形式，提高设计水平。
参考文献
[1] 王元清，胡宗文，石永久，张勇，刘明.门式刚架轻型房屋钢结构雪灾事故分析与反思[J].土木工程学报，2009，03：65-70.
[2] 王元清，杨威.门式刚架轻型钢结构在大空间建筑中的应用研究[J].工业建筑，2001，02：53-55.
[3] 霍静思，胡聪伶，杜运兴，罗刚，张家广.某门式刚架轻钢结构厂房倒塌事故调查与分析[J].自然灾害学报，2010，05：146-150.
[4] 贾德成.门式刚架轻型钢结构工业厂房基础设计与研究[J].辽宁师专学报（自然科学版），2006，01：87-89.
[关键词]轻型钢结构；厂房设计；分析
中图分类号：TU392.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0192-01
引言
国外的轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向国内市场，国内的轻钢生产厂家、设计单位也纷纷转向这类结构的生产和设计。这类结构体系的最大特点就是重量轻，为此，本文对轻型钢结构门式刚架厂房结构设计进行了简要的探讨。
1.轻钢结构厂房的特点
1.1 采用轻型围护结构
轻钢结构厂房一般使用的是自重较轻的围护结构，使用的材料通常包括夹心金属板以及压型钢板，两者均使用彩色涂层。这样不但保证自身重量较轻，还能够承受很大的负载，还能起到隔热保温的作用。另外它虽然简单但是非常简洁，虽然安装很快，但是一点都不影响它的美观。基于以上优点，这种围护结构以绝对的优势取代过去的围护方式，成为当今轻型结构厂房建设的必要材料。
1.2 层高与柱网尺寸大
与居民建筑不同，轻钢结构厂房在工艺方面要求层高要比民用建筑大6-10m。另外，轻钢厂房要求内部活动空间较大，所以柱距一般为6-12m，最大的可达到18m。
1.3 施工周期短，可异地搬迁，重复使用
过去的厂房大多采用钢筋混凝土进行建设，不仅工艺复杂，并且施工困难，很难做到工程顺利完美竣工。但是在轻型钢结构厂房建设中，它的设计、生产、施工和验收等几乎接近于一体化，大大减少了施工周期，更保证工程的顺利实施，加快资金的快速流动。
2.门式钢架结构平面布置
2.1 温度区段长度
门式刚架轻型房屋的屋面和外墙采用压型钢板时，其温度区段长度（伸缩缝间距）可适当放宽。一般门式刚架轻型房屋钢结构的纵向温度区段长度不大于300m，横向温度区段长度不大于150m。当需要设置伸缩缝时，可在搭接凛条的螺栓连接处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许胀缩；或者设置双柱。吊车梁与柱的连接处也沿纵向采用长圆孔。
2.2 结构构件布置
在多跨刚架局部抽掉中间柱或边柱处，可布置托架梁或托架。屋面檩条的形式和布置，应考虑天窗、通风屋脊、采光带、屋面材料和檩条供货规格等因素的影响；屋面压型钢板的板型、厚度与檩条间距和屋面荷载有关，应根据计算确定。山墙处可设置由斜梁、抗风柱和墙梁及其支撑组成的山墙墙架，或直接采用门式刚架。
2.3 支撑布置
门式刚架结构需要采用各种可靠的支撑结构以加强结构的整体和局部稳定性及力的可靠传递。门式刚架结构应在其横梁顶面设置横向水平支撑，在刚架柱间设置柱间支撑。在每个温度区段或者分期建设的区段中，应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。柱间支撑的间距应根据房屋纵向柱距、受力条件和安装条件确定，当无吊车时宜取30-45m，当有吊车时宜设在温度区段中部，或当温度区段较长时宜设在三分点处，且间距不宜大于60m。房屋高度较大时，柱间支撑要分层设置。在设置柱间支撑的开间应同时设置屋盖横向支撑以组成几何不变体系。当门式刚架采用按受力蒙皮结构设计的压型钢板屋面、墙面时，刚架横梁不可设置纵、横向水平支撑，刚架柱可不设柱间支撑。端部支撑宜设在温度区段端部的第一个或第二个开间。当设置在第二个开间时，在第一开间的相应位置宜设置刚性系杆。刚架转折处（如柱顶和屋脊）宜设置通长的刚性系杆。
由支撑斜杆等组成的水平桁架，其直腹杆宜按刚性系杆考虑。
刚性系杆也可由檩条兼作；但此时檩条应满足压弯构件的刚度和承载力的要求。若刚度或承载力不足，可在刚架斜梁间设置钢管、H型钢或其他截面形式的杆件。门式刚架结构的支撑，宜采用张紧的十字交叉圆钢组成。圆钢与构件的夹角应在30°～60°范围内。圆钢端部都应由丝扣校正定位后将拉条张紧固定。
3.轻钢结构厂房设计
3.1 结构体系设计
结构设计首先要确定结构体系，然后通过结构布置实现结构体系。门式刚架结构是由支撑连接起来的多榀刚架体系，一般是由横向刚架、支撑系统、吊车梁系统、屋盖系统和墙架系统组成的空间体系，具体如下。
一是横向刚架。由刚架柱和刚架梁组成，是轻型门式刚架厂房的主要承重体系，承受结构的自重、吊车荷载、风、雪等荷载，并把上部结构荷载传递到基础。横向刚架可采用变截面实腹刚架，刚架梁下翼缘和刚架柱内翼缘平面外的稳定性，由与檩条或墙梁连接的隅撑来保证。二是支撑系统。门式刚架厂房沿厂房纵向须设置支撑，主要包括柱间支撑和屋盖支撑，支撑体系承担纵向水平荷载的同时又把各榀横向刚架组成空间的整体结构，从而保证了单层厂房钢结构所必需的刚度和稳定。门式刚架轻钢结构的支撑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢支撑，当有起重量不小于5t的起重机时，柱间支撑宜采用型钢支撑。三是吊车梁系统。主要由吊车梁和制动结构组成，主要承受起重机竖向及水平荷载，并将这些荷载传到横向框架和纵向框架上。四是屋盖系统。主要由屋面板和檩条组成，承受屋盖自重、风载、雪载、灰载和屋面活载等，宜采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条。屋面压型钢板厚度和檩条间距应按计算确定。屋面檩条的布置，应考虑天窗通风、屋脊、采光带、屋面材料等因素的影响。五是墙架系统。主要由墙面板、墙梁、抗风柱及其支撑组成，承受墙体自重和风载。墙梁宜布置在刚架柱外侧，为双向受弯构件，间距应通过计算确定，同时要考虑墙板板型、供货规格的因素。
3.2 节点设计
门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂直。端板连接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小、被连接截面承载力的一半设计。主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓，通常选用M16-M24。吊车梁与刚架连接处宜设长圆孔。檩条与刚架斜梁以及墙梁与柱的连接常采用M12普通螺栓。端板连接的螺栓应成对对称布置，在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧均应设置并使每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近。螺栓中心至翼缘板表面的距离应满足拧紧螺栓时的施工要求，不宜小于35mm。螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。门式刚架受压翼缘的螺栓不宜少于两排。当受拉翼缘两侧各设一螺栓尚不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓，其间距可取75mm，且不小于3倍孔径。与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。当端板上两对螺栓间的最大距离大于400mm时，应在端板的中部增设一对螺栓。同时受拉和受剪的螺栓，应验算螺栓在拉、剪共同作用下的强度。
4 总结
随着防火、防腐新產品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构的抗火、耐腐蚀性差的缺点，轻型门式刚架厂房的应用范围越来越广泛，目前轻型门式刚架厂房的设计已非常成熟，设计人员在此基础上应积极学习、不断创新，合理地采用新技术，进一步优化结构形式，提高设计水平。
参考文献
[1] 王元清，胡宗文，石永久，张勇，刘明.门式刚架轻型房屋钢结构雪灾事故分析与反思[J].土木工程学报，2009，03：65-70.
[2] 王元清，杨威.门式刚架轻型钢结构在大空间建筑中的应用研究[J].工业建筑，2001，02：53-55.
[3] 霍静思，胡聪伶，杜运兴，罗刚，张家广.某门式刚架轻钢结构厂房倒塌事故调查与分析[J].自然灾害学报，2010，05：146-150.
[4] 贾德成.门式刚架轻型钢结构工业厂房基础设计与研究[J].辽宁师专学报（自然科学版），2006，01：87-89.